KR20070076835A - 차량의 차선이탈 조기경보방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 도로상의 이상적인 주행상태를 가정하여 그 차량의 주행도로상 중심점의 수평좌표치와 도로좌표상의 목표점의 수평좌표치가 일치 여부에 따라 차선이탈의 조기경보가 가능한 차량의 차선이탈 조기경보방법에 관한 것이다.

바람직한 실시예의 차선이탈 조기경보방법에 따르면, 주행 차량의 전방 도로정보영상을 촬상하여 그 차량의 좌측과 우측의 차선을 추출하고, 그 추출된 좌측/우측차선 정보의 영상좌표를 도로좌표로 변환하여 상기 차량의 주행중인 상기 좌측/우측차선의 원주와 그 원주의 곡률 반경을 구하며, 상기 차량이 상기 원주를 따라 이상적으로 주행하는 조건을 만족하는 상태의 목표점의 도로좌표치를 구하고 그 도로좌표치를 영상좌표치로 역변환시켜 화면상에 표시되도록 하고, 상기 화면상의 목표점을 통과하며 수평축에 평행인 선분이 상기 차선과 교차하는 복수의 점에 대한 중심점을 구하고 그 중심점의 수평좌표치와 상기 목표점의 수평좌표치를 비교하며, 상기 중심점의 수평좌표치와 상기 목표점의 수평좌표치의 비교결과에 따라 상기 차량의 차선이탈경보 발생을 제어하게 된다.

또, 본 발명에 따르면, 상기한 차선이탈 조기경보과정이 카메라가 부착된 휴대폰에 의해서도 실행되도록 하거나, 카메라가 부착된 차량장착형 네비게이션에 의해서도 실행되도록 할 수 있다.

Description

차량의 차선이탈 조기경보방법{EARLY LANE DEPARTURE WARNING METHOD FOR VEHICLE}

도 1a와 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 차선이탈 조기경보방법을 구현하는 장치의 블록구성도,

도 2는 본 발명에 따른 차량의 차선이탈 조기경보방법을 설명하기 위한 플로우차트,

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 차량의 차선이탈 조기경보방법을 설명하기 위한 도면,

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 차량의 차선이탈 조기경보방법에 의해 목표지점방향으로 조향휠을 조절함으로써 차선이탈을 방지하는 과정을 설명하는 예시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 촬상부, 12: 영상처리부,

14: 차선이탈검출부, 16: 표시부,

18: 경보발생부.

본 발명은 차량의 차선이탈 조기경보방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 주행상태에서 도로의 기하학적 특성에 기초하여 차량의 좌측 차선과 우측 차선의 중심점에 대한 차선이탈가능성을 미리 판단하여 운전자에게 경보해주기 위한 차량의 차선이탈 조기경보방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량이 주행하는 경우에는 직선도로와 곡선도로롤 반복적으로 직면하게 되는 바, 그 차량이 도로를 주행하는 경우에는 해당하는 차량의 좌측 차선과 우측 차선의 사이에 위치된 상태에서 도로의 기하학적 상태(즉, 직선도로 또는 곡선도로)에 적합하게 조향제어가 이루어져야만 차선이탈 가능성이 감소되지만, 운전자의 운전미숙 또는 전방 주시가 불량한 상태에서는 직선도로에서 뿐만 아니라 곡선도로에서 차량의 차선이탈 가능성이 상당히 높아지게 되어 안전사고가 유발되기 쉽다.

따라서, 최근에는 차량의 주행상태에서 그 차량이 좌측 차선 또는 우측 차선으로부터 이탈가능성을 판단하여 차량이 차선을 이탈할 가능성이 판단되는 경우 운전자에게 경보함으로써 운전자의 주의를 환기시켜 안전사고를 미연에 방지하도록 하는 다양한 기술이 제안된 상태이다..

그러한 차량의 차선이탈경보에 관한 일예로는 주행중인 차량의 좌측 차선과 우측 차선 중에서 어느 차선이 영상의 중앙 수직축 또는 그 변형치에 얼마나 접근하는지에 따라 경보정보를 발생시키는 방법이다.

차량의 차선이탈경보에 관한 다른 예로는 차량이 도로상에서 주행하는 경우 그 차량이 주행하는 주행로를 정의하는 좌측차선과 우측 차선의 중심선을 따라 주행하도록 하기 위한 목표조향각을 계산하고 현재의 조향축의 회전각도를 검출하여 그 차이가 어느 한계를 초과하는 경우에 경계경보를 발생시키는 방법이다.

여기서, 상기한 전자의 방법에 따르면 직선도로상에서는 비교적 양호하게 작동할 수 있는 반면에 곡선도로에서는 오작동이 발생되기 쉬운 바, 곡선도로상에서의 오작동을 최소화하기 위해 감도를 저감시키게 되면 곡선도로상에서의 오작동은 감소되지만 직선도로상에서 감도가 현저히 불량해지는 현상이 발생하게 된다.

예컨대, 우측으로 굽은 곡선도로에서는 좌측 차선이 해당하는 차량(차체)에 가깝게 보이기 때문에 좌측차선으로의 이탈을 경보하게 되는 오작동이 발생될 가능성이 높은 반면, 좌측으로 굽은 곡선도로에서는 우측 차선이 해당하는 차량에 가깝게 보이기 때문에 우측차선으로의 이탈을 경보하게 되는 오작동이 발생될 가능성이 높아지게 된다.

또, 상기한 후자의 방법에 따르면, 차량이 차선을 이탈하기에 앞서 경보를 발생시키는 조기경보가 가능하다는 점에서는 유리하지만, 목표조향각을 계산하기 위한 주행모델의 가정 및 유도식을 적용해야 하며 그 목표조향각의 정확성이나 타당성을 검증할 수 있는 방안이 없기 때문에 경보의 기준설정이 곤란하다는 점에서는 불리하게 된다.

더구나, 상기 후자의 방법에서는 조향휠(즉, 핸들)의 회전에 대응하는 조향축의 조향각 감지를 위한 인코더의 부착의 필요성이 생기게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 이륜차 모델 등의 어떠한 모델의 가정이나 조향각 계산을 위한 복잡한 수학적 공식의 유도없이 차선이탈에 대한 조기경보가 가능하고 직선도로나 아무리 곡률이 큰 곡선도로상에서도 오보율이 현저하게 개선된 차량의 차선이탈 조기경보방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 주행 차량의 전방 도로정보영상을 촬상하여 그 차량의 좌측과 우측의 차선을 추출하는 제 1과정과; 상기 추출된 좌측/우측차선 정보의 영상좌표를 도로좌표로 변환하여 상기 차량의 주행중인 상기 좌측/우측차선의 원주와 그 원주의 곡률 반경을 구하는 제 2과정; 상기 차량이 상기 원주를 따라 이상적으로 주행하는 조건을 만족하는 상태의 목표점의 도로좌표치를 구하고 그 도로좌표치를 영상좌표치로 역변환시켜 화면상에 표시되도록 하는 제 3과정; 상기 화면상의 목표점을 통과하는 수평축에 평행한 선분이 상기 차선과 교차하는 복수의 점에 대한 중심점을 구하고 그 중심점의 수평좌표치와 상기 목표점의 수평좌표치를 비교하는 제 4과정; 상기 중심점의 수평좌표치와 상기 목표점의 수평좌표치의 비교결과에 따라 상기 차량의 차선이탈경보 발생을 제어하는 제 5과정을 포함하는 차량의 차선이탈 조기경보방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 상기 제 2과정은 상기 추출된 좌측 및 우측 차선상에 3개 이상의 수평선을 그리고, 각 수평선마다 상기 좌측/우측 차선에 교차되는 2점을 구하며, 각 수평선마다의 2점간 중심점의 영상좌표치를 3개 이상 구하고, 상기 3개 이상의 중심점의 영상좌표를 도로좌표로 변환하여 그 중심점을 지나는 원주와 그 원주의 곡률반경을 구하는 단계를 포함하게 된다.

상기 제 3과정은 상기 차량이 상기 원주상의 하나의 점에 위치한 상태로 가정하여 그 차량의 중심점으로부터 주시방향(Yw-축 방향)으로 일정거리만큼 떨어진 위치에 전방주시거리를 상정하고, 상기 전방주시거리 지점을 통과하면서 상기 Yw-축에 직각인 선분이 상기 원주와 교차하는 점을 목표점으로 구하여 도로좌표치를 구하며, 상기 목표점의 도로좌표치를 영상좌표치로 역변환시켜 화면표시하는 단계를 포함하게 된다.

또, 상기 제 4과정은 상기 화면상에 표시된 목표점을 통과하면서 상기 화면의 수평축에 대한 평행한 수평선을 긋고, 상기 수평선이 상기 좌측/우측차선과 교차하는 2점을 구하여 그 2점간의 중심점의 수평좌표치를 구하며, 상기 영상좌표상의 목표점의 수평좌표치와 상기 중심점의 수평좌표치의 일치 여부를 판단하는 단계를 포함하게 된다.

상기 제 5과정은 상기 중심점의 수평좌표치와 상기 목표점의 수평좌표치가 일치하지 않으면 순간적인 차이값이나 일정 시간 동안 차이값의 적분치가 설정된 임계치를 초과하는지를 판단하고, 상기 임계치를 초과하는 경우 차선이탈경보신호를 발생하여 차선이탈가능성을 조기경보하는 단계를 포함하게 된다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면 차량이 직면하는 도로상에서의 이상적인 주행상태를 가정하는 경우 일정한 크기의 전방주시거리에 대응하는 위치의 차선 중심점이 영상에 나타나야 할 위치를 결정하고 현재의 주행 중 동일한 크기의 전방주시거리에 대응하는 위치의 주행도로의 중심점이 실제로 나타나는 위치를 검출하여 만 약 2점의 수평좌표치에 차이가 발생되면 그 차이값 또는 그 차이값의 시간적 적분치가 설정임계치를 초과하면 차선이탈의 위험을 조기에 경보할 수 있음에 따라 어떠한 곡률의 곡선도로나 주행조건에서도 차선이탈의 위험을 조기에 발견할 수 있기 때문에 유리하게 된다.

더욱이, 본 발명에 따르면 종래의 방법과는 달리 조향축의 현재의 조향각을 검출할 필요가 없기 때문에 조향휠의 조향축에 조향각 감지용 인코더의 장착이나 조향각도 출력신호의 발생이 필요하지 않게 된다.

또, 본 발명에 따르면, 다른 적용 예로서 상기한 제 1과정내지 제 5과정이 카메라부착된 휴대폰에 의해서도 실행되도록 하거나, 카메라가 부착된 차량장착형 네비게이션에 의해서도 실행되도록 할 수 있다.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1a와 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 차선이탈 조기경보방법을 구현하는 장치의 블록구성도이다.

도 1a에서, 10은 차량의 전면 상단에 설치되어 그 차량의 주행시 전방의 도로정보영상을 얻기 위한 촬상부로서, 그 촬상부(10)는 CCD카메라나 CMOS카메라 또는 다른 적절한 영상취득장치가 적용될 수 있다.

12는 상기 촬상부(10)에 의해 촬상된 차량의 전방 도로정보영상을 수취하여 주지의 영상처리기법에 의해 상기 차량의 좌측차선(도 3a에서 '40' 참조)과 우측차선(도 3a의 '42' 참조)을 추출하는 영상처리부이다.

14는 상기 영상처리부(12)에서 추출된 상기 차량의 좌측차선과 우측차선에 의거하여 차량의 차선이탈정도와 진행방향의 부적정성을 계산하여 정상적인 운행상태가 아니라고 판단되면 차선이탈경보 제어신호를 발생하는 차선이탈검출부이다.

16은 상기 차선이탈검출부에 의한 차선이탈정보와 진행방향의 부적정성의 계산결과에 따른 결과를 시각적으로 표시하는 표시부이다.

18은 상기 차선이탈검출부(14)에서 인가되는 차선이탈경보발생신호에 응답하여 차선이탈경보를 출력하여 차량이 차선을 이탈하지 않도록 운전자에게 경보해주는 경보발생부이다.

여기서, 본 발명에 따르면 상기 도 1a에 도시뇐 장치는 차량의 차선이탈 조기경보를 위해 별개로 구성되지만, 도 1b는 도 1a에 도시된 장치가 카메라를 갖춘 휴대폰 또는 네비게이션(60)에 적용되는 경우를 상정한 구성이다.

즉, 휴대폰 또는 네비게이션(60)에 갖추어지는 카메라는 상기 촬상부(10)의 기능을 수행하도록 함과 더불어 그 제어수단(CPU 또는 마이컴)은 상기 영상처리부(12)와 차선이탈검출부(14)의 기능을 수행하도록 하며 상기 표시부(16)는 그 휴대폰 또는 네비게이션(60)의 표시장치가 해당하는 기능을 담당하도록 하고 상기 경보발생부(18)는 그 휴대폰 또는 네비게이션(60)의 마이크로폰 또는 스피커가 동일한 기능을 수행하도록 할 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 차량의 차선이탈 조기경보방법에 대해 도 2에 도시된 플로우차트를 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 단계 20에서 차량의 주행 중에 상기 촬상부(10)가 그 차량의 전방 도 로정보영상을 형성하여 상기 영상처리부(12)에 인가하면 그 영상처리부(12)는 상기 도로정보영상에서 상기 차량의 좌측차선과 우측차선을 추출하여 상기 차선이탈검출부(14)에 인가하게 된다.

단계 22에서 상기 차선이탈검출부(14)는 상기 추출된 좌측차선(40)과 우측차선(42)상에 복수의 수평선(즉, 본 발명에서는 최소한 3 이상의 수평선)(도 3a에서 43,44,46)을 그리고, 각 수평선(43,44,46)마다 상기 좌측차선(40)과 상기 우측차선(42)에 교차되는 2개의 교차점을 구하여 각 수평선(43,44,46)상의 2개의 교차점 사이의 중심점(도 3a에서 43a,44a,46a)을 구하게 된다.

그리고나서, 단계 24에서 상기 차선이탈검출부(14)는 해당하는 차량의 현재 위치에서 전방향을 Yw-축으로 설정함과 더불어 그 Yw-축에 직각이면서 해당하는 차량의 중심점을 통과하는 축을 Xw-축으로 설정하여 도로좌표로 정의하는 경우, 상기 촬상부(10)에서 촬상되어 추출된 상기 3개의 중심점(43,44,46)의 영상좌표(도 3에서 43a,44a,46a)를 도로좌표로 좌표변환(즉, 도 3a에서 43b, 44b, 46b 참조)하게 된다.

단계 26에서 상기 차선이탈검출부(14)는 상기 차량이 주행하는 곡선도로의 곡률을 검출하기 위해 상기 도로좌표상에 위치하는 상기 3개의 점(43b, 44b, 46b)을 통과하는 곡률의 원주와 그 곡률의 반경(R; 도 3a에서 48)을 구하게 된다.

여기서, 직선도로의 경우에는 곡률반경이 무한대에 접근하는 수치로 계산된다.

또, 해당하는 차량이 그 원주를 따라 이상적으로 주행하기 위해서는 차체의 중심이 그 원주상에 위치하고 그 차량의 차체가 그 원의 원주의 접선방향으로 위치되어야 되는 바, 단계 28에서 상기 차선이탈검출부(14)는 상기 원주상의 하나의 점에서 접선방향으로 일정한 전방주시거리(도 3b에서 50 참조)만큼 떨어진 지점을 통과하면서 전방주시방향에 직각인 선분(즉, 도 3b의 50)이 원주와 교차하는 점(목표점)(도 3b에서 52)을 구하고 그 목표점(52)의 도로좌표치를 구하게 된다.

그 후, 단계 30에서 상기 차선이탈검출부(14)는 상기 목표점(52)의 도로좌표치를 영상좌표치로 역변환시켜 그 역변환된 목표점(52a)의 위치를 상기 표시부(16)상에 표시되도록 하게 된다.

또, 단계 32에서 상기 차선이탈검출부(14)는 상기 표시부(16)상에 표시된 상기 목표점(52a)을 통과하면서 그 표시부(16)의 화면의 수평축에 평행한 수평선을 그려서 그 수평선이 상기 좌측차선(40)과 상기 우측차선(42)에 교차하는 2점을 구하여 그 2점 간의 중심점(도 3b에서 54 참조)을 구하게 된다.

그리고나서, 상기 차선이탈검출부(14)는 상기 영상좌표상의 목표점(52a)의 수평좌표치와 상기 중심점(54)의 수평좌표치를 비교하여 일치여부를 판단하게 된다.

상기 단계 32에서의 판단결과 상기 영상좌표상의 목표점(52a)의 수평좌표치와 상기 중심점(54)의 수평좌표치가 일치하지 않는 경우로 판단되면, 단계 34에서 상기 차선이탈검출부(14)는 순간적인 차이값이나 일정 시간 동안의 차이값의 적분치가 설정된 임계치를 초과하는지를 판단하게 된다.

상기 단계 34에서 임계치를 초과하는 경우로 판단되면 상기 차선이탈검출부 (14)는 단계 36에서 차선이탈경보발생신호를 상기 경보발생부(18)에 인가하여 차선이탈경보가 출력되도록 함으로써 차선이탈을 조기에 경보해주게 된다.

도 4a는 도로상의 중심점(54)이 목표점(54a)과 일치하지 않고 그 목표점(54a)의 우측에 나타난 예로서, 그 경우에는 차량이 좌측방향으로 이탈되는 상태를 의미하는 바, 이때에는 시계방향으로 조향휠을 회전시켜야만 차선이탈이 방지된다.

그에 대해, 도 4b는 차선이탈경보가 발생되어 운전자가 조향휠을 시계방향으로 회전시켜 차선의 중심점(54)이 목표점(54a)과 일치되어 주어진 도로를 정상적으로 주행하는 상태를 나타낸다.

상기 차량이 선형적인 직선도로를 주행하는 경우에는 목표점은 항상 Ys-축상에 나타나게 된다.

한편, 상기한 설명에서는 본 발명이 별개의 장치로 구성되어 차량에 설치되는 경우가 설명되었지만, 상기한 본 발명에 대해서는 카메라 내장형 휴대폰에 적용해서 실행되도록 하거나 도로안내기능의 네비게이션에 카메라를 부착하여 적용해서 실행되도록 해도 된다.

즉, 휴대폰에 적용하는 경우에는 해당하는 휴대폰의 카메라가 상기 촬상부(10)의 기능을 수행하도록 하고 그 휴대폰의 제어수단(CPU 또는 마이컴)이 상기 영상처리부(12)및 상기 차선이탈검출부(14)의 기능을 수행하도록 하며 상기 표시부(16)는 그 휴대폰의 표시부로 대체하고 상기 경보발생부(18)는 휴대폰의 음향출력장치(즉, 마이크로폰)에 의해 기능하도록 함으로써 휴대폰에 의해 차량의 차선이탈 조기경보가 실행되도록 구성될 수 있다.

또, 카메라가 부착된 네비게이션에 적용하는 경우에도 카메라에서 촬상된 도로정보영상을 그 네비게이션의 제어수단(CPU 또는 마이컴)에서 상기한 과정의 차선이탈경보에 관한 처리를 수행하도록 하고 그 네비게이션의 표시장치가 상기 표시부(16)의 기능을 수행하도록 하며 도로정보의 음성안내를 위한 스피커가 상기 경보발생부(18)의 기능을 수행하도록 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 차선이탈 조기경보방법에 의하면 차량의 중심이 중심선으로부터 이탈되었는지 또는 현재 이탈되지는 않았다해도 현재의 차량의 자세가 차선이탈으로 연계될 가능성이 있는 경우를 조기에 검출하여 차선이탈경보를 발생시킴으로써 종래에 비해 직선도로나 곡선도로 등 어떠한 도로여건이나 주행조건에서도 차선이탈경보의 높은 정확성과 감도를 보장해 줄 수 있는 효과가 있다.

또, 상기한 본 발명은 카메라가 부착된 휴대폰 또는 네비게이션에 적용하여 구현할 수도 있다.

Claims (7)

1. 주행 차량의 전방 도로정보영상을 촬상하여 그 차량의 좌측과 우측의 차선을 추출하는 제 1과정과;

   상기 추출된 좌측/우측차선 정보의 영상좌표를 도로좌표로 변환하여 상기 차량의 주행중인 상기 좌측/우측차선의 원주와 그 원주의 곡률 반경을 구하는 제 2과정;

   상기 차량이 상기 원주를 따라 이상적으로 주행하는 조건을 만족하는 상태의 목표점의 도로좌표치를 구하고 그 도로좌표치를 영상좌표치로 역변환시켜 화면상에 표시되도록 하는 제 3과정;

   상기 화면상의 목표점을 통과하는 수평축에 평행한 선분이 상기 차선과 교차하는 복수의 점에 대한 중심점을 구하고 그 중심점의 수평좌표치와 상기 목표점의 수평좌표치를 비교하는 제 4과정;

   상기 중심점의 수평좌표치와 상기 수평좌표치의 비교결과에 따라 상기 차량의 차선이탈경보 발생을 제어하는 제 5과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선이탈 조기경보방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2과정은 상기 추출된 좌측 및 우측 차선상에 3개 이상의 수평선을 긋고,

   각 수평선마다 상기 좌측/우측 차선에 교차되는 2점을 구하며,

   각 수평선마다의 2점간 중심점의 영상좌표치를 3개 이상 구하고,

   상기 3개 이상의 중심점의 영상좌표를 도로좌표로 변환하여 그 중심점을 지나는 원주와 그 원주의 곡률반경을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선이탈 조기경보방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 3과정은 상기 차량이 상기 원주상의 하나의 점에 위치한 상태로 가정하여 그 차량의 중심점으로부터 주시방향(Yw-축 방향)으로 일정거리만큼 떨어진 위치에 전방주시거리를 상정하고,

   상기 전방주시거리 지점을 통과하면서 상기 Yw-축에 직각인 선분이 상기 원주와 교차하는 점을 목표점으로 구하여 도로좌표치를 구하며,

   상기 목표점의 도로좌표치를 영상좌표치로 역변환시켜 화면표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선이탈 조기경보방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 4과정은 상기 화면상에 표시된 목표점을 통과하면서 상기 화면의 수평축에 평행한 수평선을 긋고,

   상기 수평선이 상기 좌측/우측차선과 교차하는 2점을 구하여 그 2점간의 중심점의 수평좌표치를 구하며,

   상기 영상좌표상의 목표점의 수평좌표치와 상기 중심점의 수평좌표치의 일치여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선이탈 조기경보방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제 5과정은 상기 중심점의 수평좌표치와 상기 목표점의 수평좌표치가 일치하지 않으면 순간적인 차이값이나 일정 시간 동안 차이값의 적분치가 설정된 임계치를 초과하는지를 판단하고,

   상기 임계치를 초과하는 경우 차선이탈경보신호를 발생하여 차선이탈가능성을 경보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선이탈방지 조기경보방법.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1과정 내지 제 5과정은 카메라부착된 휴대폰에 의해서도 실행되는 것을 특징으로 하는 차량의 차선이탈방지 조기경보방법.
7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1과정 내지 제 5과정은 카메라가 부착된 차량장착형 네비게이션에 의해서도 실행되는 것을 특징으로 하는 차량의 차선이탈 조기경보방법.

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